(全国卷1)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3
8 V,额定电流0
32 A);电压表○V (量程3 V,内阻3 kΩ);电流表○A (量程0
5 A,内阻0
5 Ω);固定电阻R0(阻值 1 000 Ω);滑动变阻器R(阻值 0~9
0 Ω);电源 E(电动势 5 V,内阻不计);开关 S;导线若干
(1)实验要求能够实现在 0~3
8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)
(3)用另一电源 E0(电动势 4 V,内阻1
00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R 的阻值,可以改变小灯泡的实际功率
闭合开关 S,在 R 的变化范围内,小灯泡的最小功率为____________W,最大功率为___________W
(结果均保留 2 位小数) 【答案】(1) (2)增大;增大;(3)0
17w 【解析】(1)要求能够实现在 0~3
8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量,故滑动变阻器用分压式接法,小灯泡为小电阻,电流表用外接法,如图 (2)由I-U 图象知,切线的斜率在减小,故灯泡的电阻随电流的增大而增大,再由电阻定律知,电阻率增大;(3)当滑动变阻器的阻值为9Ω 时,电路电流最小,灯泡实际功率最小,此时 E=U+I(r+R)得 U=-10I+4,在图中作出该直线如图所以 ,交点坐标约为U=1
75V,I=225mA,P1=UI=0
39W;整理得:,当直线的斜率最大时,与灯泡的I-U 曲线的交点坐标最大,即灯泡消耗的功率最大
当滑动变阻器电阻值R=0 时,灯泡消耗的功率最大,此时